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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Brennraum, in dem zwei Zündeinrichtungen vorgesehen sind, sowie ein Verfahren zum Zünden eines Brenngemisches im Brennraum dieser Brennkraftmaschine.
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Aufgrund immer strenger werdender gesetzlicher Normen für Abgasemissionen und dem immer stärker werdenden Bedarf an verbrauchsarmen Kraftfahrzeugen stellt die Verbesserung des Wirkungsgrads von Brennkraftmaschinen einen wichtigen Aspekt bei der Motorenentwicklung dar. Bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren, soll dies insbesondere durch die Neuentwicklung und Optimierung von Brennverfahren, aber auch durch die Verbesserung und Neuentwicklung von Zündvorrichtungen und Zündverfahren erreicht. Die Herausforderung für moderne Zündvorrichtungen und Zündverfahren besteht darin, das im Brennraum enthaltene Brenngemisch möglichst vollständig und gleichmäßig zu verbrennen. Insbesondere Ottomotoren mit Kraftstoffdirekteinspritzung besitzen durch die Möglichkeit einer geschichteten Brenngemischaufbereitung (Schichtladung) ein hohes Potenzial an Verbrauchsreduktion. Die inhomogene Brenngemischladung im Brennraum stellt jedoch erhöhte Anforderungen an das Zündverfahren dar. Zum einen kann die Lage des zündfähigen Gemisches leicht variieren, zum anderen können sich die in das zündfähige Brenngemisch hineinragenden Elektroden einer herkömmlichen Zündkerze auf die Gemischbildung und die Verbrennung negativ auswirken. Die Zündkerze stellt ein weitverbreitetes Zündsystem für Ottomotoren dar. Nachteilig an diesem Zündsystem ist jedoch die stark limitierte räumliche Ausdehnung des Zündplasmas, welches sich ausschließlich zwischen den Elektroden ausbildet. Ferner kann die mittels der Zündkerze in den Brennraum zugeführte Energie nicht an die sich ändernden Betriebsbedingungen im Brennraum angepasst werden. Auch ist der Ort der Zündung systembedingt vorgegeben und kann nicht variiert werden. Weiterhin unterliegen die Elektroden der Zündkerze einem starken Verschleiß.
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Daneben sind die laserinduzierte Zündung sowie die Mikrowellenzündung bekannt. Nachteilig an der Mikrowellenzündung an sich ist jedoch, dass zur Erzeugung eines die Zündung auslösendem Plasmabogens bzw. Zündfunkens eine sehr hohe Energieeinkopplung notwendig ist und es auch hier zu einem starken Elektrodenverschleiß kommt.
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Aus der
DE 198 52 652 A1 ist eine Zündvorrichtung bekannt, welche brennraumseitig wie eine herkömmliche Zündkerze ausgebildet ist. Beim Anlegen einer ausreichend hohen Spannung springt zwischen einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode ein Zündfunke über, der zur Zündung des Brenngemisches im Brennraum dient. Auf der vom Brennraum abgewandten Seite der Zündvorrichtung ist ein Hochfrequenzresonator zur Erzeugung der Zündspannung vorgesehen. Jedoch weist auch diese Vorrichtung den Nachteil auf, dass der die Verbrennung auslösende Zündfunke örtlich fest vorgegeben ist (zwischen den Elektroden der Zündkerze) und ferner die in den Brennraum einkoppelbare Energie aufgrund des Elektrodenabbrands begrenzt ist. Auch die räumliche Ausdehnung des Zündfunkens bzw. des Zündplasmas ist stark begrenzt.
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In der Druckschrift
DE 10 2005 037 256 A1 wird eine Vorrichtung zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Brennraum offenbart. Die Vorrichtung weist eine Mikrowellenzündkerze mit einem Innenleiter, welcher als Elektrode anzusehen ist, und eine Vorentladungstrecke mit zwei Elektroden auf. Eine hochfrequente elektrische Energie ist über die Mikrowellenzündkerze in den Brennraum einkoppelbar und mittels einer Hilfsenergie kann zwischen den Elektroden der Vorentladungsstrecke eine Vorfunkenstrecke im Bereich des herauszubildenden Plasmas gebildet werden, wodurch ein freistehendes Plasma in dem Brennraum erzeugbar ist.
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In der Druckschrift
US 5,983,871 A1 wird eine Zündvorrichtung beschrieben, mit einer ersten Zündvorrichtung zum Erzeugen eines Zündplasmas und einer zweiten Zündvorrichtung zur Bestrahlen des Zündplasmas mit hochfrequenter elektromagnetischer Energie, wodurch das Zündplasma aufgebläht und in mehrere Einzelteile gespaltet werden kann.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 025 518 A1 offenbart eine Vorrichtung mit einer Zündeinrichtung, welche einen Hochfrequenz-Resonator mit einer Wellenleiterstruktur zum Erzeugen eines Mikrowellenplasmas im Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors aufweist. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Signalauskopplung für die Ermittlung von Änderungen der Hochfrequenzeigenschaften des Hochfrequenz-Resonators auf.
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Die Druckschrift
CA 2 625 789 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Zünden eines Brennstoffgemisches in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors, mit einer ersten Zündeinrichtung zum Erzeugen eines Zündplasmas durch elektrische Entladung und einer zweiten Zündeinrichtung zum Vergrößern des Zündplasmas durch Einkoppelung von Mikrowellenenergie in den Brennraum.
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Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Brennkraftmaschine sowie ein Zündverfahren bereitzustellen, welches sich durch eine hohe Effizienz und Flexibilität bei der Zündung auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch die Brennkraftmaschine und das Zündverfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine Brennkraftmaschine gemäß dem Anspruch 1 umfasst mindestens einen Brennraum, dem ein Brenngemisch zuführbar ist. Die Brennkraftmaschine weist eine erste Zündeinrichtung mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode auf, welche derart ausgebildet ist, dass durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ein Plasmabogen im Brennraum erzeugbar ist. Eine zweite Zündeinrichtung der Brennkraftmaschine weist eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode auf, wobei die zweite Zündeinrichtung derart ausgebildet ist, dass durch Anlegen einer hochfrequenten Wechselspannung im Brennraum ein resonantes, hochfrequentes, elektrisches Feld erzeugbar ist. Die erste Zündeinrichtung und die zweite Zündeinrichtung sind derart relativ zueinander positioniert, dass sich bei Erzeugung des Plasmabogens durch die erste Zündeinrichtung und Erzeugung des resonanten, hochfrequenten elektrischen Feldes ein freies Plasmavolumen im Brennraum ausbildet, wobei kein Kontakt zwischen dem freie Plasmavolumen und den Elektroden der Zündeinrichtungen besteht.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Idee ist darin zu sehen, durch geschickte Anordnung einer Gleichspannungszündeinrichtung, beispielsweise einer konventionellen Zündkerze, und einer weiteren Hochfrequenzzündeinrichtung, mittels der ein hochfrequentes, resonantes, elektrisches Feld im Brennraum ausgebildet werden kann, ein freies Plasmavolumen im Brennraum zu erzeugen. Das freie Plasmavolumen zeichnet sich dadurch aus, das es von den Elektroden der beiden Zündeinrichtungen räumlich getrennt ist. Mit anderen Worten besteht kein Kontakt zwischen dem freien Plasmavolumen und den Elektroden der ersten und zweiten Zündeinrichtung. Die Energie des durch die zweite Zündeinrichtung erzeugten elektrischen Feldes kann dabei variiert werden, sodass dadurch auch die Energie des freien Plasmavolumens und somit die bereitgestellte Zündenergie entsprechend den Betriebsbedingungen variiert werden kann. Da es sich um ein freies Plasmavolumen handelt, welches sich nicht unmittelbar zwischen den Elektroden einer der beiden Zündeinrichtungen ausbildet, sondern frei im Brennraum schwebt, ist der Elektrodeabbrand gering und die Gemischbildung bzw. die Verbrennung werden deutlich weniger beeinträchtigt. Ferner kann durch die Variation des elektrischen Feldes auch die räumliche Lage des freien Plasmavolumens in gewissen Grenzen variiert werden.
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Die Brennkraftmaschine zeichnet sich demnach durch eine hohe Flexibilität hinsichtlich des Zündzeitpunktes, der in den Brennraum eingekoppelten Zündungsenergie, der räumlichen Lage des zündenden Plasmavolumens und einem geringen Verschleiß der Zündeinrichtungen bei gleichzeitig hohem Potential hinsichtlich der einkoppelbaren Zündungsenergie aus. Ferner können die Vorteile einer herkömmlichen Gleichspannungszündquelle (beispielsweise einer Zündkerze) mit denen einer Hochfrequenzzündeinrichtung (beispielsweise eine Mikrowellenzündeinrichtung) verbunden und somit der Energieverbrauch für die Zündung reduziert werden. So ist es möglich mittels der ersten Zündeinrichtung einen ersten initiierenden Plasmabogen (Zündfunken) zu erzeugen, dessen Energie ausreicht, in dem von der zweiten Zündeinrichtung erzeugten resonanten Hochfrequenzfeldes die Bildung eines freien Plasmavolumens auszulösen. Auf diese Weise kann die in die zweite Zündeinrichtung einzukoppelnde Hochfrequenzenergie zur Bildung eines Plasmavolumens deutlich reduziert werden. Andererseits wird durch das von der zweiten Zündeinrichtung erzeugte resonante Hochfrequenzfeld nicht etwa das zwischen der ersten und der zweiten Elektrode der ersten Zündeinrichtung ausgebildete Plasmavolumen aufgebläht, sondern ein von diesem Plasmabogen räumlich getrenntes Plasmavolumen erzeugt. Über die zweite Zündeinrichtung kann ein hoher Energiebetrag in den Brennraum eingekoppelt werden, welcher zu einer sicheren, räumlich ausgebreiteten und gleichmäßig verteilten Zündung des Brenngemisches führt.
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Bei einer Ausgestaltung der Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2 handelt es sich bei der ersten Zündeinrichtung um eine Zündkerze.
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Bei dieser Ausgestaltung der Brennkraftmaschine wird der Initialzündfunke zur Ausbildung des freien Plasmavolumens durch eine kostengünstige, herkömmliche Zündkerze erzeugt.
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In der Ausgestaltung der Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 3 wird zur Ausbildung des resonanten, hochfrequenten, elektrischen Feldes mittels der zweiten Zündeinrichtung Mikrowellenenergie in den Brennraum eingekoppelt. Dabei ist die zweite Zündeinrichtung derart ausgebildet, dass die Einkopplung der Mikrowellenenergie auf die Impedanz des durch die erste Zündeinrichtung erzeugten Plasmabogens abgestimmt ist.
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Gemäß dieser Ausgestaltung geschieht die Umsetzung der eingekoppelten Mikrowellenenergie in die Wärmeenergie des freien Plasmavolumens mit sehr hoher Effizienz. Verluste können dabei weitgehend minimiert werden. Eine derartige Anpassung könnte beispielsweise durch entsprechende geometrische Ausgestaltung der zweiten Zündeinrichtung realisiert werden. Dabei wird der Ausgangswiderstand der zweiten Zündeinrichtung an den Lastwiderstand des Plasmabogens angepasst.
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In der Ausgestaltung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 4 weist die zweite Zündeinrichtung einen Mikrowellenresonator auf. Dieser umfasst einen Hohlzylinder aus elektrisch leitendem Material, welcher ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende auf, welches durch ein elektrisch leitendes Verschlusselement verschlossen ist. Der Mikrowellenresonator weist ferner eine elektrisch leitende Innenelektrode auf, welche in dem Hohlzylinder angeordnet ist und an einem Ende mit dem Verschlusselement elektrisch leitend verbunden ist. Ferner weist der Mikrowellenresonator ein Koaxialkabel auf, mittels dem eine Hochfrequenzleistung in den Mikrowellenresonator einkoppelbar ist, wobei der Außenleiter des Koaxialkabels mit dem Verschlusselement elektrisch leitend verbunden ist und ein Ende des Innenleiters des Koaxialkabels an einer Stelle des Verschlusselements elektrisch isoliert durch das Verschlusselement in den Hohlzylinder geführt ist und an einer anderen Stelle mit dem Verschlusselement elektrisch verbunden ist.
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Durch eine derartige Ankopplung des Innenleiters des Koaxialkabels mit dem Verschlusselement bildet dieser innerhalb des Hohlzylinders einen Bogen aus, wodurch eine magnetische Antennenankopplung möglich wird. Dadurch ergibt sich eine hohe Flexibiltät bei der Einkopplung der Mikrowellenleistung in den Resonator durch Variation der Geometrie des Innenleiters des Koaxialkabels innerhalb des Resonator. Dadurch kann auch die Anpassung der Mikrowellenenergieeinkopplung in den Brennraum an die Impedanz des Plasmabogens durchgeführt werden.
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In der Ausgestaltung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 ist das andere Ende der Innenelektrode, d. h. das freie Endeder Innenelektrode, konisch angespitzt und schließt bündig mit dem offenen Ende des Hohlzylinders ab.
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Diese Ausgestaltung gewährleistet eine gute Energieeinkopplung in den Brennraum, wobei gleichzeitig eine Störung der Brenngemischbildung und des Zündprozesses vermieden wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
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1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine;
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2 eine Detailansicht des Brennraums der Brennkraftmaschine mit Zündeinrichtungen;
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3 eine schematische Darstellung der Zündeinrichtungen.
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In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 schematisch dargestellt. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist die Darstellung stark vereinfacht ausgeführt.
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Die Brennkraftmaschine 1 umfasst mindestens einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 auf und ab bewegbaren Kolben 3. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner einen Ansaugtrakt 40, in dem stromabwärts einer Ansaugöffnung 4 zum Ansaugen von Frischluft ein Luftmassensensor 5, eine Drosselklappe 6, sowie ein Saugrohr 7 angeordnet sind. Der Ansaugtrakt 40 mündet in einem durch den Zylinder 2 und den Kolben 3 begrenzten Brennraum 30. Die zur Verbrennung nötige Frischluft wird über den Ansaugtrakt 40 in den Brennraum 30 eingeleitet, wobei die Frischluftzufuhr durch Öffnen und Schließen eines Einlassventils 8 gesteuert wird. Bei der hier dargestellten Brennkraftmaschine 1 handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei der Kraftstoff über ein Einspritzventil 9 unmittelbar in den Brennraum 30 eingespritzt wird und bei der wahlweise eine geschichtete (Schichtladebetrieb) oder eine homogene (Homogenbetrieb) Brenngemischaufbereitung im Brennraum 30 möglich ist. Zur Auslösung der Verbrennung dienen eine erste Zündeinrichtung 50 und eine zweite Zündeinrichtung 60. Die Wirkungsweise und das Zusammenwirken der Zündeinrichtungen 50, 60 werden anhand der 2 und 3 näher erläutert. Die Verbrennungsabgase werden über ein Auslassventil 11 in einen Abgastrakt 16 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt und mittels eines im Abgastrakt angeordneten Abgaskatalysators 12 gereinigt. Die Kraftübertragung an den Antriebsstrang 110 des Kraftfahrzeugs 100 geschieht über eine mit dem Kolben 3 gekoppelte Kurbelwelle 13.
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Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über ein Kraftstoffversorgungssystem, welches einen Kraftstofftank 17 sowie eine darin angeordnete Kraftstoffpumpe 18 aufweist. Der Kraftstoff wird mittels der Kraftstoffpumpe 18 über eine Versorgungsleitung 19 einem Druckspeicher 20 zugeführt. Dabei handelt es sich um einen gemeinsamen Druckspeicher 20, von dem aus die Einspritzventile 9 für mehrere Zylinder 2 mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt werden. In der Versorgungsleitung 19 sind ferner ein Kraftstofffilter 21 und eine Hochdruckpumpe 22 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 22 dient dazu, den durch die Kraftstoffpumpe 18 mit relativ niedrigem Druck (ca. 3 bar) geförderten Kraftstoff dem Druckspeicher 20 mit hohem Druck zuzuführen (typischerweise bis zu 150 bar).
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Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuervorrichtung 26 zugeordnet, welche über Signal- und Datenleitungen mit allen Aktuatoren und Sensoren der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. Insbesondere ist die Steuervorrichtung 26 über Daten- und Signalleitungen mit der Kraftstoffpumpe 18, dem Luftmassensensor 5, der Drosselklappe 6, der ersten Zündeinrichtung 50, der zweiten Zündeinrichtung 60 und dem Einspritzventil 9 gekoppelt. In der Steuervorrichtung 26 sind ferner kennfeldbasierte Motorsteuerungsfunktionen (KF1 bis KF5) softwaremäßig implementiert.
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In 2 ist einer der Brennräume 30 der Brennkraftmaschine 1 vergrößert dargestellt. Der Brennraum 30 wird durch den Zylinder 2 und den Kolben 3 begrenzt. Über das bewegliche Einlassventil 8 kommuniziert der Brennraum 30 mit dem Ansaugtrakt 4. Beim Öffnen des Einlassventils 8 strömt über den Ansaugtrakt 4 Frischluft in den Brennraum 30. Mittels des Einspritzventils 9 kann dem Brennraum 30 Kraftstoff zugemessen werden, sodass sich durch Vermischung der Frischluft und des Kraftstoffes ein zündfähiges Brenngemisch bildet. Die Zündung des Brenngemisches erfolgt über die erste Zündeinrichtung 50 und die zweite Zündeinrichtung 60. Die durch die Verbrennung entstehenden Abgase werden über das bewegliche Auslassventil 11 in den Abgastrakt 16 ausgestoßen.
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Der Aufbau, die Funktionsweise und das Zusammenwirken der ersten Zündeinrichtung 50 und der zweiten Zündeinrichtung 60 werden nun anhand der 2 und 3 näher erläutert.
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Die erste Zündeinrichtung 50 ist im Ausführungsbeispiel als herkömmliche Zündkerze ausgebildet. Sie weist eine erste Elektrode 51 und eine zweite Elektrode 52 auf, welche durch einen Abstand von ca. einem Millimeter voneinander getrennt sind. Die erste Zündeinrichtung 50 ist über ein Anschlusskabel 53 mit einer Gleichspannungsquelle (nicht dargestellt) verbunden. Durch Anlegen einer Gleichspannung an die Elektroden 51, 52 kommt es zwischen diesen zur Ausbildung eines Plasmabogens A bzw. eines Zündfunkens. Die erste Zündeinrichtung 50, insbesondere die Spannungsbeaufschlagung der ersten Zündeinrichtung 50, wird dabei von der Steuereinrichtung 26 (siehe 1) gesteuert.
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In 3 ist der Aufbau der zweiten Zündeinrichtung 60 schematisch dargestellt. Die zweite Zündeinrichtung 60 umfasst demnach einen Mikrowellenresonator, welcher eine dritte Elektrode 63 in Form eines Hohlzylinders 63 aus elektrisch leitendem Material aufweist, wobei ein Ende des Hohlzylinders 63 mit einem elektrisch leitenden Verschlusselement 64 verschlossen ist. In dem Hohlzylinder 63 ist eine vierte Elektrode 65, im Folgenden als Innenelektrode 65 bezeichnet, angeordnet. Die Innenelektrode 65 ist dabei elektrisch leitend mit dem Verschlusselement 64 verbunden. Das andere Ende der Innenelektrode 65 ist vorteilhafterweise konisch angespitzt und schließt bündig mit dem offenen Ende des Hohlzylinders 64 ab.
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Die zweite Zündeinrichtung 60 umfasst ferner einen Mikrowellengenerator 62, welcher mit dem Mikrowellenresonator über ein Koaxialkabel 61 verbunden ist. Der Mikrowellengenerator 62 ist über eine elektrische Leitung 67 mit einer Spannungsquelle (nicht dargestellt) verbunden. Durch Anlegen von Spannungsimpulsen werden im Mirkowellengenerator 62 Mikrowellen erzeugt, welche über das Koaxialkabel elektrisch in den Mikrowellenresonator elektrisch einkoppelbar sind. Ein Außenleiter 66 des Koaxialkabels 61 ist mit dem Verschlusselement 64 elektrisch verbunden. Ein Innenleiter 68 des Koaxialkabels 61 wird an einer Stelle des Verschlusselements 64 elektrisch isoliert durch dieses geführt und dann an einer anderen Stelle des Verschlusselements 64 elektrisch mit diesem verbunden. Das Ende des Innenleiters 68 weist dadurch eine bogenförmige Gestalt auf. Die Flächennormale des Bogens steht dabei vorteilhafter Weise senkrecht zum Innenleiter 65. Auf diese Weise kann eine magnetische Antennenankopplung und somit eine optimierte Energieeinkopplung in den Mikrowellenresonator erreicht werden.
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Die zweite Zündeinrichtung 60 ist demnach derart ausgebildet, dass bei Anlegen einer hochfrequenten Wechselspannung Mikrowellenenergie in den Brennraum 30 einkoppelbar ist.
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Durch entsprechende Versuche ist die Geometrie der zweiten Zündeinrichtung 60 derart an die geometrischen Verhältnisse des Brennraumes 30 angepasst, dass sich bei Anlegen der hochfrequenten Wechselspannung an die zweite Zündeinrichtung 60 im Brennraum 30 ein resonantes, hochfrequentes, elektrisches Feld bildet. Auf diese Weise entstehen im Brennraum 30 Bereiche, in denen das elektrische Feld eine sehr hohe Energiedichte aufweist, und Bereiche, in denen das elektrische Feld eine geringe Energiedichte aufweist. Die erste Zündeinrichtung 50 und die zweite Zündeinrichtung 60 sind derart relativ zueinander positioniert, dass sich ein Bereich des elektrischen Felds mit hoher Energiedichte in der Nähe der zweiten Zündeinrichtung befindet. Die erste Zündeinrichtung 50 und die zweite Zündeinrichtung 60 sind demnach derart relativ zueinander positioniert, dass sich bei Anlegen der hochfrequenten Wechselspannung an die zweite Zündeinrichtung 60 und bei Erzeugung des Plasmabogens A (Zündfunkens) durch die erste Zündeinrichtung 50 in diesem Bereich des elektrischen Feldes mit hoher Energiedichte ein freies Plasmavolumen B im Brennraum 30 ausbildet. Dieses freie Plasmavolumen B ist von dem Plasmabogen A, welcher zwischen der ersten Elektrode 51 und der zweiten Elektrode 52 der ersten Zündeinrichtung 50 besteht, örtlich getrennt. Das freie Plasmavolumen B steht daher nicht in Kontakt mit den Elektroden der Zündeinrichtungen 50, 60, sondern schwebt frei im Brennraum 30.
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Zur Auslösung einer Verbrennung im Brennraum 30 wird demnach durch Einleiten von Frischluft und Zufuhr von Kraftstoff ein brennbares Gemisch im Brennraum 30 erzeugt. Mittels der zweiten Zündeinrichtung 60 wird durch Anlegen einer Wechselspannung ein resonantes, hochfrequentes, elektrisches Feld im Brennraum 30 erzeugt. Dabei weist das elektrische Feld in der Nähe der ersten Zündeinrichtung 50 einen Bereich hoher Energiedichte auf. Durch Anlegen der Gleichspannung an die erste Zündeinrichtung 50 kommt es zwischen der ersten Elektrode 51 und der zweiten Elektrode zur Ausbildung eines Plasmabogens A (Zündfunke). Dieser Plasmabogen A initiiert in dem Bereich des elektrischen Felds mit hoher Energiedichte die Ausbildung des freien Plasmavolumens B im Brennraum 30. Dadurch wird das Brenngemisch gezündet und die Verbrennung ausgelöst.
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Die dargestellte Brennkraftmaschine 1 bietet den Vorteil, dass die Zündung der Brenngemische in den Brennräumen 30 mit hoher Effizienz durchgeführt wird. Dadurch kann sowohl der Wirkungsgrad als auch das Abgasverhalten der Brennkraftmaschine 1 erheblich verbessert werden. Die zugrunde liegende Idee ist darin zu sehen, neben einer herkömmlichen Zündkerze Mikrowellenenergie durch einen Mikrowellenresonator in den Brennraum 30 einzuleiten und dort ein resonantes, hochfrequentes, elektrisches Feld zu generieren. Die Zündkerze ermöglicht die Bildung eines Plasmabogens A bzw. eines Zündfunkens zwischen ihren Elektroden 51, 52 durch Zuführung von vergleichsweise geringer elektrischer Energie (Gleichspannung). Dieser Zündfunke A initiiert in dem hochfrequenten, resonanten, elektrischen Feld die Ausbildung eines des Plasmavolumens B. Da das Plasmavolumen B nicht in Kontakt mit der ersten Zündeinrichtung 50 oder der zweiten Zündeinrichtung 60 steht, kommt es zu keinem Elektrodenverschleiß. Ferner kann durch entsprechende Steuerung der eingekoppelten Mikrowellenenergie die Größe, d. h. die Ausdehnung des Plasmavolumens variiert werden. Dadurch, dass der durch die erste Zündeinrichtung 50 erzeugte Zündfunke A die Bildung des Plasmavolumens initiiert, kann der Energieeintrag zur Bildung des freien Plasmavolumens A erheblich reduziert werden, da die Ausbildung eines Plasmavolumens lediglich mit Hilfe des Mikrowellenresonators eine erheblich größere Energieeinkopplung notwendig machen würde.